光学性质PPT学习教案

1、会计学1光学性质光学性质第2页/共34页第1页/共34页所以，当光通过介质时，一部分能量被吸收，同时光速减小，后者导致折射。第3页/共34页第2页/共34页电磁波的吸收和发射包含电子从一种能态转变到另一种能态的过程；材料的原子吸收了光子的能量之后可将较低能级上的电子激发到较高能级上去，电子发生的能级变化E与电磁波频率有关： E=h受激电子不可能无限长时间地保持.在激发状态，经过一个短时期后，它又会衰变回基态，同时发射出电磁波，即自发辐射。第4页/共34页第3页/共34页2121nuusinisin第5页/共34页第4页/共34页2. 2. 光的反射与折射光的反射与折射2.2 2.2 折射率与传

2、播速度的关系折射率与传播速度的关系第6页/共34页第5页/共34页2. 2. 光的反射与折射光的反射与折射2.2 2.2 折射率与传播速度的关系折射率与传播速度的关系n材料的折射率反映了光在该材料中传播速度的快慢。光密介质：在折射率大的介质中，光的传播速度慢；光疏介质：在折射率小的介质中，光的传播速度快。n材料的折射率从本质上讲，反映了材料的电磁结构（对非铁磁介质主要是电结构）在光波作用下的极化性质或介电特性。122121nnvvn第7页/共34页第6页/共34页在光束通过物质时，它的传播情况将要发生变化。首先光束越深入物质，它的光强将越减弱，这是由于一部分光的能量被物质所吸收，而另一部分光向

3、各个方向散射所造成的，这就是光的吸收和散射现象。其次，光在物质中的速度将小于光在真空中的速度，并将随频率而改变，这就是光的色散现象，光的吸收、散射和色散这三种现象，都有是由于光与物质的相互作用引起的，实质上是由光与原子中的电子相互作用引起的。这些现象是不同物质光学性质的主要表现，对它们的讨论可以为我们提供关于原子、分子和物质结构的信息。本章侧重于对现象及其唯象规律的描述，并用经典电子论对这些现象作进一步的解释。第8页/共34页第7页/共34页3.1 基本性质基本性质第9页/共34页第8页/共34页3.23.2 吸收定律吸收定律第10页/共34页第9页/共34页3.33.3 吸收的物理机制吸收的

4、物理机制第11页/共34页第10页/共34页3.33.3 吸收的物理机制吸收的物理机制第12页/共34页第11页/共34页3.4 3.4 一般吸收和选择吸收一般吸收和选择吸收第13页/共34页第12页/共34页第14页/共34页第13页/共34页4 4 介质对光介质对光的散射的散射 4.2 4.2 光散射分类光散射分类第15页/共34页第14页/共34页4 4 介质对光介质对光的散射的散射 4.2 4.2 光散射分类光散射分类第16页/共34页第15页/共34页4 4 介质对光介质对光的散射的散射 4.2 4.2 光散射分类光散射分类第17页/共34页第16页/共34页4 4 介质对光介质对光

5、的散射的散射 4.2 4.2 光散射分类光散射分类第18页/共34页第17页/共34页4 4 介质对光介质对光的散射的散射 4.2 4.2 光散射分类光散射分类Global早晨中午太阳光第19页/共34页第18页/共34页4 4 介质对光介质对光的散射的散射 4.2 4.2 光散射分类光散射分类第20页/共34页第19页/共34页 测量不同波长光线通过棱镜的最小偏向角，就可以算出棱镜材料的折射率n与波长之间的关系曲线，即色散曲线。 实验表明，凡在可见光范围内无色透明的物质，它们的色散曲线在形式上很相似，这些曲线的共同特点是，折射率n以及色散率dn/d的数值都随着波长的增加而单调下降，在波长很长

6、时折射率趋于定值，这种色散称为（normal dispersion）。6-55 5 介质对光介质对光的色散的色散 5.2 5.2 正常正常色散色散一、定义一、定义第21页/共34页第20页/共34页 实验表明，在发生强烈吸收的波段，色散曲线发生力量明显的不连续，折射率n随着波长的增加而增大，即dn/d 0，这种在吸收带附近不符合科希公式，与正常色散曲线大不相同的特征称之为（anomalous dispersion） 尽管通常把这种色散称为反常色散，但实际上它反映了物质在吸收区域内所普遍遵从的色散规律。 大多数材料在遇到吸收带时，色散曲线都有这种不连续的性质。在吸收区域以外，物质的色散曲线仍属于

7、正常曲线。6-65 5 介质对光介质对光的色散的色散 5.3 5.3 反常反常色散色散第22页/共34页第21页/共34页6 6 材料的材料的光发射光发射 6.16.1 光发射的定义光发射的定义第23页/共34页第22页/共34页6 6 材料的材料的光发射光发射 6.16.1 光发射的定义光发射的定义二、平衡辐射和非平衡辐射二、平衡辐射和非平衡辐射1. 平衡辐射q只与辐射体的温度和发射本领有关，如白炽灯的发光。2. 非平衡辐射在外界激发下物体偏离了原来的热平衡，继而发出的辐射。第24页/共34页第23页/共34页（1）热辐射）热辐射 （2）电致发光）电致发光 （3）光致发光）光致发光 （4）化

8、学发光）化学发光 自发自发辐射辐射（5）同步辐射光源）同步辐射光源 （6）激光光源）激光光源 受激受激辐射辐射激发态原子或分子的自发辐射激发态原子或分子的自发辐射 = (E2-E1) / hE1E2激发态原子或分子的受激辐射激发态原子或分子的受激辐射 6 6 材料的材料的光发射光发射 6.26.2 激励方式激励方式材料发光前可以有多种方式向其注入能量第25页/共34页第24页/共34页一、分立中心发光一、分立中心发光 RE3+发光，杂质、缺陷发光发光，杂质、缺陷发光 其发光通常是掺杂在透明基质材料中的离子，或基质材料自身结构的某一个基团。 选择不同的发光中心和不同的基质组合，可以改变发光体的发

9、光波长，调节其光色。 发光中心分布在晶体点阵中，受晶体点阵作用，使其能量状态发生变化进而影响材料饿发光性能。6 6 材料的材料的光发射光发射 6.46.4 发光的物理机制发光的物理机制第26页/共34页第25页/共34页根据发光中心与晶体点阵之间相互作用的强弱可分为两种情况：1. 发光中心基本上是孤立的它的发光光谱与自由离子相似；2. 发光中心受基质点阵电场（或晶体场）影响较大，其发光特性与自由离子不同必须把中心和基质作为一个整体来分析。6 6 材料的材料的光发射光发射 6.46.4 发光的物理机制发光的物理机制第27页/共34页第26页/共34页 激光（Laser）是受激辐射光放大的简称，是

10、一种单色性好,亮度高、相干性强、方向性好的相干光束。 激光技术是20世纪60年代后发展起来的一门技术，它带动了傅里叶光学、全息术、光学信息处理、光纤通信、非线性光学和激光光谱学等学科的发展，形成了现代光学。 仅就全息照相和傅里叶光学中的一些最基础的内容作扼要的介绍。7-1激光（激光（LaserLaser）7 7 其它光学性质其它光学性质 7.1 7.1 激光激光第28页/共34页第27页/共34页7 7 其它光学性质其它光学性质 7.2 7.2 全息照相全息照相第29页/共34页第28页/共34页1、光电效应的基本概念光电效应的基本概念当光照射到金属表面时，金属中有电子逸出的现象叫当光照射到金

11、属表面时，金属中有电子逸出的现象叫光电光电效应效应，所逸出的电子叫，所逸出的电子叫光电子光电子，由光电子形成的电流叫，由光电子形成的电流叫光光电流电流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该种金属的，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该种金属的逸出功逸出功。8 8 光电效应光电效应8.1 8.1 光电效应的实验规律光电效应的实验规律第30页/共34页第29页/共34页2、实验装置、实验装置单色光通过石英窗照射金属板单色光通过石英窗照射金属板阴极上有光电子产生。阴极上有光电子产生。UGKA如将K接正极、A接负极，则光电子离开K后，将受到电场的阻碍作用。当K、A之间的反向电势差等于U0时，从K逸出的

12、动能最大的电子刚好不能到达A，电路中没有电流， U0叫遏止电压。0maxeUEk 8 8 光电效应光电效应8.1 8.1 光电效应的实验规律光电效应的实验规律第31页/共34页第30页/共34页1、爱因斯坦光子假说、爱因斯坦光子假说1905年，爱因斯坦对光的本性提出了新的理论，认为年，爱因斯坦对光的本性提出了新的理论，认为光束可以看成是由微粒构成的粒子流，这些粒子流叫光束可以看成是由微粒构成的粒子流，这些粒子流叫做做光量子光量子，简称简称光子光子。在真空中，光子以光速。在真空中，光子以光速c 运动。运动。一个频率为一个频率为 的光子具有能量的光子具有能量eeh 2 、光电效应的爱因斯坦方程、光电效应的爱因斯坦方程Wmvh 221 8 8 光电效应光电效应8.2 8.2 光子光子 爱因斯坦方程爱因斯坦方程第32页/共34页第31页/共34页(3) 截止电压与频率成线性关系截止电压与频率成线性关系WheU 0eWehU 0Whmv 202102021eUmv aUKU 0(4)光电效应的瞬时性光电效应的瞬时性：当电子一次性地吸收了一个光子后，便获得